Способ работы двигателя внутреннего сгорания со свечой зажигания
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя при отключении и подключении цилиндров. Сущность изобретения заключается в том, что при холостом ходе и малых нагрузках при приготовлении топливовоздушной смеси часть входного холодного воздуха нагревают энергией выхлопных газов, а нагретый таким образом воздух смешивают с входным холодным воздухом. Способ осуществляется в двигателе внутренного сгорания, в котором в трубопровод холодного воздуха 10 помещена дроссельная заслонка 11, в трубопровод горячего воздуха 12 помещена дроссельная заслонка 13 и трубопровод горячего воздуха 12 помещен в выходной трубопровод 14. В выходном трубопроводе происходит нагревание холодного воздуха энергией выхлопных газов. При таком регулировании улучшается наполнение работающих цилиндров из-за снижения дросселирования входного трубопровода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Изобретение относится к машиностроению, а точнее в изобретении рассматривается способ работы двигателя внутреннего сгорания со свечой зажигания.
Уровень техники
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания (а.с. СССР №1470988, F02D 17/02, Ф.Ф.Дебердеев, опубл. 07.04.1989), в котором горячая смесь воздуха и топлива приготавливается в карбюраторе, и эта смесь подается по основному впускному каналу в основной цилиндр. С ростом нагрузки двигателя подключается к работе по меньшей мере один дополнительный цилиндр за счет средства изменения проходного сечения дополнительного впускного канала и в дополнительный цилиндр подается горячая смесь. Количество подаваемой смеси в дополнительном цилиндре поддерживают постоянным, а регулирование нагрузки производят за счет изменения количества смеси, подаваемой в основной цилиндр, причем это регулирование осуществляют посредством изменения проходного сечения основного впускного канала. Оба средства регулирования подключены к механизму управления двигателем, причем средство изменения проходного сечения дополнительного впускного канала выполнено с возможностью установки его в два фиксированных положения: положение полного закрытия или положение полного открытия. Изобретение позволяет увеличить экономичность двигателя, но недостатком этого способа является то, что при положении полного закрытия дополнительного впускного канала за средством регулирования возникает вакуум, который уменьшает кпд двигателя.
Также известен способ работы двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами (а.с. СССР №1815377, F02D 17/02, Ф.Ф.Дебердеев, опубл. 15.05.1993), в котором подачу топливовоздушной смеси в цилиндрах регулируют в зависимости от нагрузки. При увеличении нагрузки осуществляют подачу топливовоздушной смеси в каждый отключенный цилиндр и при снижении нагрузки отключают часть цилиндров. Дополнительную подачу воздуха осуществляют, по меньшей мере, в отключаемые цилиндры и регулируют подачу воздуха при неизменном объеме воздуха, дополнительно подаваемого в цилиндр. Для осуществления изобретения канал впуска топливовоздушной смеси выполнен в виде неподвижного патрубка и установленного внутри его подпружиненного подвижного патрубка, причем подвижной патрубок перекрывает полностью подачу топливовоздушной смеси, и при этом в цилиндры впускается либо только воздух, который сжимается, расширяется и выпускается через выпускные клапаны, либо постоянно впускается небольшое количество топливовоздушной смеси, обеспечивая холостой ход. Из-за взаимодействия штока цилиндра и конической поверхности возможно регулировать нагрузки от холостого хода до наиболее экономичной нагрузки за счет изменения величины перемещения подвижного патрубка. Недостатком этого решения является сложная конструкция и технология изготовления.
Известен способ регулирования возвращения выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания (заявка США №2006247093, B60W 10/04, Сикстен Берглунд и др., опубл. 02.11.2006) для оптимизации количества расхода топлива и выхлопных газов. По этому способу электронные элементы управления управляют снабжением топливом в камеру сгорания двигателя и возвращением выхлопных газов из выхлопного коллектора во впускной канал. Во время работы двигателя элементы управления вычисляют сопротивление передачи и время до перемены хода и управляют клапанами, которые регулируют возвращение выхлопных газов за это время в поток, чтобы регулировать расход топлива и количество выхлопных газов во время перемены хода. Для реализации этого способа предусмотрен двигатель внутреннего сгорания с автоматической коробкой передач, управляемой посредством электронного управления, состоящее из двух частей: одна часть для управления двигателя, другая часть для управления коробки передач. Впускной канал камеры сгорания двигателя и выхлопной коллектор соединены между собой с каналом, через который выхлопные газы возвращают во впускной канал. В этом соединительном канале имеется клапан, посредством которого постоянно контролируется количество возвращенного выхлопного газа между нулем (клапан закрыт) и предопределенной максимальной величиной в единице времени. Недостатком этого решения является смешение поданного воздуха и выхлопного газа, так как попадание выхлопного газа в цилиндр причиняет в цилиндре засорение выхлопными газами.
Наиболее близким по техническому существу к изобретению является известный способ работы двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2013623, F02D 17/02, Ф.Ф.Дебердеев, опубл. 30.05.1994). Так как отключение цилиндров в любой момент ухудшает показатели двигателя, то во избежание такой временной неопределенности в части цилиндров при уменьшении нагрузки происходит отключение клапанов газораспределения во время такта выпуска отработавших газов при движении поршня к верхней мертвой точке. Для осуществления этого средство отключения клапанов подключают дополнительно к валу, связанному с распредвалом. Кулачки распредвала подключены к впускному и выпускному клапанам, которые в свою очередь соединены со средством отключения клапанов в виде переменного по длине толкателя с приводным рычагом. Недостатком этого способа является сложная конструкция средства отключения клапанов во время необходимого включения и отключения неработающих и работающих цилиндров при холостом ходе и при малых нагрузках на входе цилиндра за клапаном возникает вакуум, который снижает степень сжатия в цилиндре и уменьшает кпд двигателя.
Сущность изобретения
При подключении и отключении цилиндров происходит резкое уменьшение и увеличение мощности двигателя, а это приводит к неустойчивой работе двигателя с несколькими цилиндрами. Чтобы уменьшить резкие скачки мощности при отключении и выключении цилиндров, обычно прикрывают дроссельную заслонку на входном трубопроводе. Это приводит к образованию вакуума за входной дроссельной заслонкой, что приводит к снижению степени сжатия в цилиндрах и к уменьшению кпд двигателя. Предложенное решение устраняет этот недостаток. Целью изобретения является повышение степени сжатия в цилиндрах двигателя со свечой зажигания при его работе на холостом ходу и при малых нагрузках. Поставленная цель достигается путем нагрева части входного воздуха энергией выхлопных газов и смешением нагретого таким образом воздуха с холодным входным воздухом. Горячий воздух имеет меньшую массу, чем холодный воздух, и в горячем воздухе меньше кислорода. Благодаря смешению холодного и горячего воздуха изменяется количество кислорода во входной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, и мощность двигателя изменяется плавно. Поэтому насколько открывается дроссельная заслонка с горячим воздухом, настолько закрывается дроссельная заслонка с холодным воздухом. В результате на входе в цилиндры не возникает вакуум при работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках, сохраняя степень сжатия топливовоздушной смеси в цилиндрах на таком же уровне, какой образуется в цилиндрах двигателя при максимальной нагрузке. Этим достигается максимальный кпд двигателя на всех режимах работы.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена схема двигателя внутреннего сгорания со свечой зажигания.
Детальное описание изобретения
Предложенный способ осуществляется посредством двигателя внутреннего сгорания со свечой зажигания, причем двигатель содержит цилиндр 1, имеющий поршень 2, связанный с валом 3, впускной 4 и выпускной 5 клапаны, свечу зажигания 6, форсунку впрыска топлива 7, термодатчик 8, фильтр 9 для очистки входного воздуха, трубопровод холодного воздуха 10 с установленной в нем первой дроссельной заслонкой 11, трубопровод для горячего воздуха 12 с установленной в нем второй дроссельной заслонкой 13, выходной трубопровод 14 с пропущенным через него трубопроводом горячего воздуха 12, педаль управления двигателем 15, электронный блок управления 16, датчик хода 17 педали управления двигателем 15.
На холостом ходе двигателя дроссельная заслонка 13 открыта, а дроссельная заслонка 11 закрыта. В цилиндр 1 через впускной клапан 4 подается горячий воздух, нагретый энергией выхлопных газов в выходном трубопроводе 14. В горячем воздухе, пропущенном в цилиндр 1, мало кислорода, из-за чего мощность двигателя снижается за счет малого процесса сжигания, снижаются обороты двигателя до предельно допустимых, электронный блок 16 выдает сигнал на открытие дроссельной заслонки 11. Через открытую дроссельную заслонку 11 впускают холодный воздух из фильтра очистки входного воздуха 9 и трубопровода 10, холодный воздух смешивается с горячим воздухом из трубопровода 12, и смесь холодного и горячего воздуха подается через впускной клапан 4 в цилиндр 1 двигателя. Электронный блок управления 16 отрабатывает сигналы о количестве оборотов вала 3 двигателя и измеряет температуру массы воздуха с помощью термодатчика 8. В результате впрыскивается большее количество топлива с помощью форсунки 7. В цилиндре 1 сгорает больше топлива, растет мощность двигателя и увеличивается количество оборотов двигателя. Электронный блок управления 16 реагирует и закрывает дроссельную заслонку 11. Обороты двигателя уменьшаются, пока не нажмут на педали управления двигателем 15.
При малых нагрузках двигателя нажимают на педаль управления двигателем 15. Датчик хода 17 педали управления дает сигнал на электронный блок управления 16, который открывает дроссельную заслонку 11 и закрывает дроссельную заслонку 13. В цилиндр 1 поступает холодный воздух с большим содержанием кислорода, электронный блок управления 16 увеличивает подачу топлива через форсунку 7. Мощность двигателя увеличивается, обороты двигателя растут до величины, определяемой датчиком хода 17 педали управления 15. Чем больше ход педали управления 15, тем больше обороты двигателя. Каждому положению педали управления 15 соответствуют в памяти электронного блока управления 16 свои величины.
Достигнув необходимой величины оборотов для данного положения педали управления 15, электронный блок управления приоткрывает дроссельную заслонку 13 и прикрывает настолько же дроссельную заслонку 11. Благодаря этому давление на входе впускного клапана 4 не меняется, сохраняется степень сжатия топливовоздушной смеси в цилиндре 1 при любых малых нагрузках от холостого хода до максимальной мощности двигателя, а следовательно, двигатель постоянно работает с высоким кпд, соответствующим для данной степени сжатия топливовоздушной смеси. Использование этого способа уменьшает расход топлива на 15-20% при езде в городском режиме.
1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания со свечой зажигания, который осуществляется в двигателе внутренного сгорания, содержащем цилиндр 1, имеющем поршень 2, связанный с валом 3, впускной клапан 4 и выпускной клапан 5, свечу зажигания 6, форсунку 7, термодатчик 8, фильтр 9, трубопровод холодного воздуха 10, с установленной в нем первой дроссельной заслонкой 11, трубопровод для горячего воздуха 12, с установленной в нем второй дроссельной заслонкой 13, выходной трубопровод 14, педаль 15, электронный блок управления 16, способ работы двигателя внутреннего сгорания со свечой зажигания заключается в приготовлении топливовоздушной смеси, проведении впуска, сжатия, сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя и выпуска отработанных газов, отличающийся тем, что при холостом ходе и малых нагрузках двигателя при приготовлении топливовоздушной смеси часть входного холодного воздуха нагревают энергией выхлопных газов, и нагретый таким образом воздух смешивают с входным холодным воздухом, причем трубопровод горячего воздуха 12 помещен в выходной трубопровод 14.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при холостом ходе двигателя открывают вторую дроссельную заслонку 13 и закрывают первую дроссельную заслонку 11, в цилиндр 1 подают горячий воздух, подогретый выхлопными газами, и посредством электронного блока управления 16 дают сигнал для открытия первой дроссельной заслонки 11, причем горячий воздух смешивают с холодным воздухом, и смешанный воздух подают в цилиндр 1, и при увеличении количества оборотов двигателя закрывают первую дроссельную заслонку 11 посредством электронного блока управления 16.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при малых нагрузках двигателя нажимают на педаль управления двигателем 15, в результате чего дают сигнал на электронный блок управления 16, посредством которого открывают первую дроссельную заслонку 11 и закрывают вторую дроссельную заслонку 13, в цилиндр 1 подают холодный воздух, и при увеличении количества оборотов двигателя до необходимой величины приоткрывают вторую дроссельную заслонку 13 и прикрывают настолько же первую дроссельную заслонку 11 посредством электронного блока управления 16, сохраняя степень сжатия воздуха в цилиндрах на малых оборотах.
